CN101148895A - 一种智能节能型装载机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能节能型装载机。本发明属于装载机技术领域。智能节能型装载机，包括车架、动力机构、传动机构、控制机构，车架的中间部位有驾驶室，在驾驶室的一侧有铲掘机构，另一侧安装有动力机构，车架的底部有电液换挡变速箱、传动机构和转向液压机构，车架装有车轮，其特点是：铲掘机构装有负荷传感液压机构，车架装有电控发动机及其智能控制器，智能控制器连接负荷传感液压机构、自动换挡控制机构，自动换挡控制机构控制电液自动换挡变速箱，智能控制器连接控制变量泵电磁阀调节变量泵的排量。本发明功率流分配合理，可设定发动机轻载、重载工作模式，铲掘驱动力高，装载快速，经济性好，工作效率高，整机工作性能优良。

Description

一种智能节能型装载机

技术领域

本发明属于装载机技术领域，特别是涉及一种智能节能型装载机。

背景技术

目前，装载机作为工程机械，既要行驶又要进行装载作业。其发动机的动力，一部分通过液力变矩器和变速箱驱动行驶机构(传动轴、车桥、车轮)，实现装载机行驶，另一部分通过液压油泵驱动液压油缸，实现转向和装载工作。

在装载机工作时，一面前进，铲斗同时铲装物料，其铲掘机构油泵便经常和变矩器一起工作，而铲掘机构油泵所消耗的功率，约占发动机功率的40-60％，所以变矩器与发动机采用部分功率匹配。当装载机在运输工况时，工作点经常在发动机的调速特性上，发动机动力性和经济性降低。

另外液力传动的传动效率较低，尤其是遇到重载的时候，液力变矩器的传动效率反而大幅下降，使作业效率降低，造成了能源的浪费。针对这一情况，一般都通过设计双泵轮、双导轮、双涡轮等来提高变矩器效率和高效区范围，提高传动效率。这种方法的优点是操作简单、传动效率有一定提高，但是没有从根本解决重载下传动效率低的问题，且故障率高。还有的通过增加动力换挡变速器的挡位数来解决，但是增加了挡位数以后，因需要不断操纵换挡手柄而分散操作者的注意力，影响作业效率，且传动效率提高有限。

装载机传统的液压***采用定量泵***。转向***和铲掘机构主要采用两套独立的液压***(也有部分***采用合流形式，即转向***和工作***通过优先阀合流)，***均采用齿轮泵供油，属于阀控定量***。***结构较简单、价格较低、可靠性高，但***的工作效率低、油温较高、操作性较差。由于两定量泵均由变速箱取力，只要发动机转速一定，两泵均提供恒定的流量。当泵的供油流量多于转向和工作***所需时，剩余部分只有通过溢流阀流回油箱，造成较大的能量损失，且使***的油温升高。当装载机不转向或不作业时，两***的油液分别通过转向器和多路阀中位进行低压大流量卸荷。尽管泵的卸荷压力只是管路和阀的流动损失，相比工作压力要小得多，但由于两泵仍是全排量供油，因此***的卸荷损失仍不可忽视。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，而提供了一种智能节能型装载机。

本发明的目的是提供一种基于智能控制的装载机，该装载机动力性和经济性好，节能高效，操作简单省力，提高装载机的总体技术水平。

本发明采取如下技术方案：

智能节能型装载机，包括车架、动力机构、传动机构、控制机构，车架的中间部位有驾驶室，在驾驶室的一侧有铲掘机构，另一侧安装有动力机构，车架的底部有电液换挡变速箱、传动机构和转向液压机构，车架装有车轮，其特点是：铲掘机构装有负荷传感液压机构，车架装有电控发动机及其智能控制器，智能控制器连接负荷传感液压机构、自动换挡控制机构，自动换挡控制机构控制电液自动换挡变速箱，智能控制器连接控制变量泵电磁阀调节变量泵的排量。

本发明还可以采用如下技术措施：

所述的智能节能型装载机，其特点是：智能控制器连接发动机轻载、重载工作模式选择器，智能控制器面板上设有轻载、重载工作模式选择开关。

所述的智能节能型装载机，其特点是：铲掘机构的动臂油缸装有压力传感器，智能控制器连接压力传感器，通过测量油缸压力来判断装载机所处工作段。

所述的智能节能型装载机，其特点是：传动机构选用变矩器和电液自动换挡变速箱，以涡轮转速、发动机转速为控制参数，通过智能控制器对电液自动换挡变速箱进行自动换挡控制，使变矩器在高效状态工作。

所述的智能节能型装载机，其特点是：智能控制器面板上设有换挡模式选择开关，手动换挡模式由位于方向盘左下侧的换挡拨杆控制，自动换挡的方向开关和强制降一挡按钮DSS集成于多功能操纵杆上。

本发明具有的优点和积极效果：

智能节能型装载机采用电控发动机和可控变量泵，通过安装在控制面板上的工作模式选择开关手动选择发动机轻、重载工作模式，控制发动机的功率输出，通过负荷敏感液压机构根据载荷大小在最大排量之下自动调节变量泵的排量，达到对整机功率流进行合理分配，并通过对功率流的分配使装载机在铲掘时具有较大的牵引力，在装载时动臂和铲斗具有较快的操作速度，既节省了能源，又提高了工作效率。同时，通过控制器控制电液换挡变速箱自动换挡，保证变矩器尽可能在高效区工作，既简化了操作，又提高了整机的工作效率和工作性能。本发明的优越性及技术效果：

1、控制发动机始终工作在额定功率点附近，发动机8有较高的经济性和动力性。

2、变量泵根据载荷情况自动调节排量，液压***需要多少供给多少，避免了高压溢流。

3、自动换挡***，既提高了传动系效率又简化了操作，提高了装载机工作效率。

4、通过调节发动机和变量泵来进行功率流分配，既提高了铲掘时的驱动力，又提高了装载工作的快速性，整机经济性好，工作效率高。

附图说明

图1是本发明智能节能型装载机结构示意图；

图2是本发明功率流分配所依据的装载机工作载荷谱曲线；

图3本发明智能控制功能方框图。

图中，1-铲掘机构，2-负荷传感液压机构，3-换挡拨杆，4-方向盘，5-驾驶室，6-多功能操纵杆，7-变矩器，8-发动机，9-车架，10-车轮，11-变量泵，12-电液换挡变速箱，13-传动机构，14-动臂油缸。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

参阅附图1、图2和图3。

实施例1

智能节能型装载机，包括车架、动力机构、传动机构、控制机构，车架9的中间部位有驾驶室5，在驾驶室5的一侧有铲掘机构1，另一侧安装有动力机构，车架9的底部有电液换挡变速箱12、传动机构13和转向液压机构，车架9装有车轮10，其特征是：铲掘机构1装有负荷传感液压机构2，车架9装有电喷发动机8及其智能控制器，智能控制器连接负荷传感液压机构2、自动换挡控制机构，自动换挡控制机构控制电液自动换挡变速箱12，智能控制器连接控制变量泵电磁阀调节变量泵11的排量。

智能控制器连接电喷发动机8轻载、重载工作模式选择器，智能控制器面板上设有轻载、重载工作模式选择开关。智能控制器面板上设有换挡模式选择开关，手动换挡模式由位于方向盘4左下侧的换挡拨杆3控制，自动换挡的方向开关和强制降一挡按钮DSS集成于多功能操纵杆6上。铲掘机构的动臂油缸14装有压力传感器，智能控制器连接压力传感器，通过测量油缸14压力来判断装载机所处工作段。传动机构选用三元件变矩器7和前四后三电液自动换挡变速箱12，以涡轮转速、发动机转速为控制参数，通过智能控制器对电液自动换挡变速箱12进行自动换挡控制，使变矩器7在高效状态工作。

本发明目的是这样实现的：

首先参照装载机工作载荷谱线，分析装载机工作特性。根据装载机不同工况时的工作特性结合发动机特性曲线，确定发动机8低、中、高三条工作曲线，每一种工作曲线对应一种装载机工况。把装载机工作分为轻、重载两种工作模式，每种模式对应发动机8不同的工作范围，由驾驶员根据工况通过安装在控制面板上的工作模式选择开关手动选择轻、重载工作模式。

根据装载机所处工作段不同控制程序自动调节变量泵11的排量，以控制其所吸收功率。不同工作段设定变量泵11不同最大排量，最大排量设定数值由装载机行走、轻载铲掘、重载铲掘三种典型工作确定，分为大、中、小三挡。最大排量设定后，负荷传感液压机构2根据载荷大小在最大排量之下自动调节泵的排量。动臂油缸14底部装有压力传感器，通过测量油缸底部压力来判断装载机所处工作段。

传动***选用三元件变矩器7，和前四后三电液自动换挡变速箱12，以涡轮转速、发动机转速为控制参数，通过控制器按照设定的换挡策略对电液自动换挡变速箱12进行自动换挡控制，保证变矩器7尽量工作在规定的高效区。采用三种换挡模式，手动模式(M)，自动1模式(L)，和自动2模式(H)。L模式在低速状态1-2挡之间根据工况自动换挡，主要应用于装载机的挖掘和装载操作；H模式在高速状态1-4挡之间自动换挡，主要应用于装载机的远程行走，和长距离的装载操作。手动换挡模式由位于方向盘左下侧的换挡拨杆3控制；自动换挡的方向开关和强制降一挡按钮DSS集成于多功能操纵杆6上；换挡模式选择开关位于仪表台上。

具体的工作是这样完成的：

如图3所示：装载机工作前由驾驶员根据工况，通过安装在控制面板上的工作模式选择开关手动选择轻、重载工作模式。轻载模式发动机8在低、中两条特性曲线上工作，重载模式发动机在低、高两条特性曲线上工作。(还可设置另一模式用于特殊工况，比如路面行驶条件差----行驶阻力大或有坡度，此时发动机工作在中、高两条特性曲线上。)在铲装物料过程和爬坡行驶时采用较大功率曲线，在空载行驶时，采用较小功率曲线，避免发动机8经常性地工作在调速曲线上。在工作过程中主控制器根据动臂油缸14底部所装的压力传感器所检测的油缸底部压力来判断装载机所处工作段及载荷情况，轻载铲掘时使用中间排量，重载铲掘时使用小排量，保证装载机具有较大的驱动力；在动臂举升和铲斗翻转时使用大排量，保证较快的工作速度。最大排量设定后，负荷传感液压机构2根据载荷大小在最大排量之下自动调节泵的排量。

本装载机的换挡工作是这样完成的：司机根据操作习惯和工况等通过换挡模式选择开关选定换挡模式：手动模式(M)，自动1模式(L)，和自动2模式(H)。手动模式时驾驶员通过操纵位于方向盘4下侧的换挡拨杆3手动换挡，自动模式时，换挡控制程序根据当前的工况自动换挡，保证变矩器7尽量工作在规定的高效区，以达到节能的目的。

Claims (5)

1.一种智能节能型装载机，包括车架(9)、动力机构、传动机构、控制机构，车架(9)的中间部位有驾驶室(5)，在驾驶室(5)的一侧有铲掘机构(1)，另一侧安装有动力机构，车架(9)的底部有电液换挡变速箱(12)、传动机构(13)和转向液压机构，车架(9)装有车轮(10)，其特征是：铲掘机构(1)装有负荷传感液压机构(2)，车架(9)装有电控发动机(8)及其智能控制器，智能控制器连接负荷传感液压机构(2)、自动换挡控制机构，自动换挡控制机构控制电液自动换挡变速箱(12)，智能控制器连接控制变量泵电磁阀调节变量泵(11)的排量。

2.根据权利要求1所述的智能节能型装载机，其特征是：智能控制器连接发动机轻载、重载工作模式选择器，智能控制器面板上设有轻载、重载工作模式选择开关。

3.根据权利要求1所述的智能节能型装载机，其特征是：铲掘机构的动臂油缸(14)装有压力传感器，智能控制器连接压力传感器，通过测量油缸(14)压力来判断装载机所处工作段。

4.根据权利要求1所述的智能节能型装载机，其特征是：传动机构选用变矩器(7)和电液自动换挡变速箱(12)，以涡轮转速、发动机转速为控制参数，通过智能控制器对电液自动换挡变速箱(12)进行自动换挡控制，使变矩器(7)在高效状态工作。

5.根据权利要求1所述的智能节能型装载机，其特征是：智能控制器面板上设有换挡模式选择开关，手动换挡模式由位于方向盘(5)左下侧的换挡拨杆(3)控制，自动换挡的方向开关和强制降一挡按钮DSS集成于多功能操纵杆(6)上。

Images